JP2018185310A - 眼内レンズ検査 - Google Patents

Abstract

【課題】トレイ内に装填されたレンズの正確かつ信頼できる画像を生成して、エッジ欠陥、幾何的な測定、汚染などの複数の特徴の検査を可能にし得る、ＬＥＤ照射モジュールを利用する単一の装置及び方法を提供する。
【解決手段】上部レンズ光ヘッド１４と上部平板光ヘッド１０とを含む上部照射光ヘッド；暗視野照射光ヘッド３４、明視野照射光ヘッド３６；単一スポット照射光ヘッドという３つの主要な構築ブロック、トレイの中に装填されたレンズの画像を取り込み、画像を分析して様々な欠陥を検出し、分析した画像に基づいてレンズを拒絶するか又は受け入れるための決定を行う、画像取得及び処理システム、を備え、眼内レンズに成形の欠陥、汚染、引っ掻き傷、損傷、及び何らかの形態の変形がないかを検査する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の照射モジュールを使用してトレイ内に装填された眼内レンズの欠陥を検出するための装置及び方法に関する。より詳細には、本発明は、眼内レンズの損傷、摩耗、汚染、変形、及び幾何特性を検出するための装置及び方法に関する。

本発明は、試料検査の形態であるか又は自動化生産ラインの一部としてのいずれかである品質保証工程における検査システムに関する。より具体的には、本発明は、トレイに入れて運ばれる眼内レンズの検査のシステム及び方法に関する。眼内レンズは、白内障手術直後の患者の視力を補正し安定させるために、眼の中に移植される。この処置は永久的なものなので、眼の中に埋め込まれるレンズの品質は、寸法、表面欠陥、及び他のエッジ関連欠陥を含む品質に関して確実かつ正確に検査されねばならない。

製造者は一般に、倍率の大きい光学スコープを使用しての手作業での検査を採用する。これらの方法は冗漫であり、欠陥によっては人間の目で識別できず、欠陥のあるレンズが顧客に渡ることになり得る。更に、出荷される全てのレンズに対して手作業での検査を実行するのは、信頼性がなくかつ冗漫である。

優れた設計の自動化検査システムが必要とされており、それは、これらが正確であり、一貫性があり、人間の介入をほとんど伴わずに容易に様々な製品タイプに合わせて構成できるからであるということは、一般に理解される。

トレイ内に装填されたレンズの正確かつ信頼できる画像を生成して、エッジ欠陥、幾何的な測定、汚染などの複数の特徴の検査を可能にし得る、ＬＥＤ照射モジュールを利用する単一の装置及び方法が、本発明の目的である。

以下でＩＯＬとも呼ばれる眼内レンズは、眼の中の水晶体と置き換えるために使用される外科インプラントであり、この場合、水晶体は、眼内レンズの例では、白内障手術、疾患、又は身体損傷の結果、除去されている。

製造工程中、眼内レンズに様々な欠陥が生じる場合がある。以下のリストでは様々な典型的な欠陥を定義しているが、用語は製造者によって異なる場合がある。

引っ掻き傷：引っ掻き傷は、長く幅の狭い表面の擦過として現れる。

ディグ（ｄｉｇ）：ディグはクレーター状の表面欠陥であり、通常は長さ／幅の比が約１である。このタイプの欠陥は、ＩＯＬの表面上のあらゆるところで生じ得る。

ピット：ピットは長さ／幅の比が約１である表面欠陥である。この欠陥は、ＩＯＬ材料の不足によって特徴付けられ、ＩＯＬ表面の中へと内向きに生じる。この欠陥に関連する表面外形の変化は、典型的には漸進的かつ滑らかなものである。

ボイド：ボイドは概ねＩＯＬのエッジの近くの領域内に画定され、そこではＩＯＬの一部が失われている。ボイドは、ＩＯＬ成形工程中に材料が型を完全に充填しないときに形成される。

断裂：断裂は、ＩＯＬのエッジに沿った小さな裂け目として現れる。断裂は、光学エッジとループとの間でレンズのエッジに沿った任意の場所で生じ得る。

気泡：気泡は、１ピースＩＯＬのあらゆるところで、及び３ピースＩＯＬでは光学区域においてのみ生じ得る、内部のボイドである。気泡は製造中型の中に射出されたときにＩＯＬ材料中に存在するエアポケットの結果である。

ループ損傷：ループ損傷は、レンズに適用可能なループの、ループのみに関する任意の種類の損傷又は形成不良として分類される。最もよく見られるタイプのループ損傷としては、アンカーの破損、ループの破損、ループの喪失、及びツイーザ損傷が挙げられる。

エッジのばり：エッジのばりは、ＩＯＬのエッジに付着したＩＯＬ材料の薄片として、又はループの表面を覆う薄い被膜として現れる。エッジのばりは、製造中に過剰なＩＯＬ材料が型から流れ出た結果である。

不純物：これらは、クリーニングによって除去できない、ＩＯＬの表面に固着する小さな粒子として定義される。ある物質がＩＯＬに通常とは異なるティントを与える微細なミストとして何度も現れる。

未硬化：未硬化の材料は、１ピースＩＯＬにおける光学区域のエッジの近くで主として見られる。未硬化の材料は、ＩＯＬの外周上にゼリー状の物質として現れる。この欠陥は、レンズ硬化工程中に不適正な加熱時間又は不均一な加熱に起因して発生する。

成形フロー・マーク：これらは、光学区域又はループ区域における不均等な継ぎ目又は通常とは異なる表面外形として現れる。フロー・マークは通常、滑らかに屈曲した方向又は経路に従う、長く薄い欠陥として形成される。フロー・マークは、成形工程中、流れが完了する前にＩＯＬ材料が硬化するときに生じる。

本発明によれば、前記した欠陥の大部分を検査するための眼内レンズ検査システムが提供される。本発明は、高解像度カメラと、ビーム・スプリッタを通してレンズの画像が見えるように構成されたテレセントリック・レンズと、光の可視スペクトルのＬＥＤを使用して検査下のレンズを照射するように設計された、少なくとも３組の照明モジュールと、を備える、レンズ画像取得ブロックを備えており、第１のモジュールは、本明細書において上面光ヘッドと呼ばれる上部光ヘッド・モジュールであり、一方がレンズの光軸に対して直角にレンズを照射し他方がレンズの頂面に対してある角度でレンズを照射する少なくとも２つの光ヘッドを備えており、本明細書において背面光ヘッドと呼ばれる第２の照射モジュールは、検査下のレンズを照射するように一組のビーム・スプリッタと統合され適切に構成されている、本明細書において暗視野光ヘッド、明視野光ヘッド、及び単一スポット光ヘッドと呼ばれる少なくとも３つの照明モジュールを備えている。暗視野光ヘッドは、レンズの底部を照射してレンズの暗視野画像を生成し、第２の照明モジュールすなわち明視野光ヘッドは、レンズを照射してレンズの明視野画像を生成し、単一スポット光ヘッドは、細い光のビームでレンズの表面に対して直角にレンズを照射する。単一スポット光ヘッドは、主として、単一スポット光ヘッドを眼内レンズの屈折力に基づいて様々な位置に位置決めするための、モータと統合されている。更に、検査システムには、様々な照明条件下で画像を取り込むために、カメラのシャッターと同期させて個々の照射モジュールの強度、継続時間、及びタイミングを制御するための、電子ストローブ・システムが組み込まれている。

眼内レンズ検査システムは、検査下のレンズの特徴を強調するために、様々な照射構成下で対象物の複数の画像を取得する。

製品タイプに応じて複数の照射構成を使用して複数の画像を取得することによって、トレイ内に配置された眼内レンズを検査するための、装置及び方法を提供することが、本発明の目的である。

検査システムのセットアップ中にダウンロードされる製品タイプに基づいて、照射強度、カメラのシャッターのタイミング及び継続時間、とりわけ単一スポット光ヘッドのモータ位置を含み得る、レシピ・ファイルに格納される製品構成を提供するための、装置及び方法を提供することが、本発明の更なる目的である。

ソフトウェア・プログラムに基づいて任意の所与の瞬間に短いトリガ・パルスで複数の照射モジュールを同期的に又は非同期的に電子的にトリガできるストロボ制御装置と統合されている装置を提供することが、本発明の更なる目的である。

本発明の他の特徴及び目的は、本明細書の以下に含まれている好ましい実施形態の詳細な説明並びに図面から明らかになるであろう。

本発明の可能な構成を例示する添付の図面と関連させて本発明について更に説明するのが都合が良いであろう。本発明の他の構成が可能であること、及びそのため、添付の図面の特殊な特徴が本発明の先行する説明の一般的な特徴に優先するものと理解されるべきでないことを、当業者は諒解するであろう。

本発明による光学的な照射及び撮像システムの図である。 ４４が光学区域である、あるタイプの眼内レンズの図であり、この図は眼への外科的接続用のループ４２及び４０を含む。ループ４０及び４２は、光学区域４４に固止される。 図１の本発明のシステムを用いて取り込まれた、上部レンズ光ヘッドによって照射されたトレイ内に配置された眼内レンズの画像と、その一部の拡大画像である。 図１の本発明のシステムを用いて取り込まれた、上部平板光ヘッドによって照射されたトレイ内に配置された眼内レンズの画像と、その一部の拡大画像である。 図１の本発明のシステムを用いて取り込まれた、暗視野光ヘッドによって照射されたトレイ内に配置された眼内レンズの画像である。 図５のフル・リング（ｆｕｌｌ ｒｉｎｇ）のＤＦ画像と、図５のビット（ｂｉｔ）１のＤＦ画像と、図５のビット２のＤＦ画像である。 図１の本発明のシステムを用いて取り込まれた、明視野光ヘッドによって照射されたトレイ内に配置された眼内レンズの画像である。 単一スポット光ヘッドによって照射された、図１の本発明のシステムを用いて取り込まれた、トレイ内に配置された眼内レンズの画像と、その一部の拡大画像と処理済みの画像である。

本発明は様々なタイプの光透過性の構成要素に適用可能であるが、本発明について、レンズ部分を有するものに、より具体的にはＩＯＬに関して、例示的に記載するものとする。

図１を参照すると、本発明の構築された実施形態に従って、損傷、摩耗、汚染、変形、及び幾何特性を分析及び検出するシステム１００が示されており、これには３つの主要なモジュール１０１、１０２、及び１０３が含まれる。上面照射モジュール１０１、バック・ライト照射モジュール１０３、及び画像取得モジュール１０２。

上面照射モジュール１０１は、２つのタイプのＬＥＤ光ヘッド、上部レンズ光ヘッド１４及び上部平板光ヘッド１０を備える。上部光ヘッド１４は、照射光ヘッド１６と、トレイ２２の中に収容された試料に光を向けるためのレンズ１８と、を備える。上部平板光ヘッド１０は、トレイ２２内の試料をある角度で照射するように構成されている。

バック・ライト照射モジュール１０３は３つの照射モジュールを備える。暗視野照射モジュール３４、明視野照射モジュール３６及び単一スポット照射モジュール３０。レンズ２４は、３つのタイプの照射の全てを、部品キャリア２２の中に保持された試料の底面に向ける。単一スポット照射モジュール３０は、モータ３８によってトレイの中の検査中のレンズの屈折力に応じて位置決めされる。照射モジュールの位置は、検査されることになるレンズのモデルに応じて構成セットアップ中に事前決定され、レシピに格納される。レンズ３２は、単一スポット照射３０からの光を合焦させるために使用される。ビーム・スプリッタ２６及び２８は共に、３つの照射モジュール３０、３４、及び３６からの照射の方向を変えてレンズ２４へと向かわせるために利用される、ビーム・スプリッタ・ブロックを形成する。

画像取得モジュール１０２は、高解像度カメラ１１と、テレセントリック・レンズ１２と、異なる全ての照射構成からの照射の方向を決めるためのビーム・スプリッタ２０と、を備える。画像取得モジュールは画像処理コンピュータ（図示せず）によって制御され、照射モジュール１０、１４、３４、３６、及び３０は電子ストロボ装置（図示せず）によって非同期的にトリガされる。ストロボはまた、様々な照射構成下で画像を取り込むために照射モジュールをカメラ・シャッターと同期させてトリガするようにプログラムされる。ソフトウェア・プログラムにより、試料の画像を取り込むためのカメラ・シャッター及び照射モジュールのトリガのタイミングが決定される。

本発明の別の実施形態によれば、照射モジュール１０、１４、３４、３６、及び３０を、試料のタイプ及び検査中の特徴に応じて、様々な強度でトリガすることができる。

本発明の別の実施形態によれば、照射モジュール１０、１４、３４、３６、及び３０を、セットアップ中にレシピ・ファイルに格納された構成に基づいて、光ヘッド中の選択されたセグメントのみが照射を行うような方法で、複数のセグメントの形態で動的に構成することができる。

本発明の別の実施形態によれば、照射モジュール３０及びレンズ３２を、検査されることになるレンズの様々な製品タイプに応じて動的に位置決めすることができ、この場合、これらの位置は、セットアップ中にレシピ・ファイルに格納することができる。

上面照射ブロックは、２つの方法−光反射及び光散乱において機能する。これにより、反射光（上部レンズＬＨ）及び散乱光（上部平板ＬＨ）に基づいて画像を得ることが可能になる。上部レンズＬＨは、ＬＥＤ保持器と上部レンズとを含む。上部平板ＬＨは、ＬＥＤ保持器と拡散器とを含む。

図２は眼内レンズの図面を示す。レンズの光学的区域４４の向かい合う両側に、ループ４０及び４２がある。

図３は、上面照射を利用して取り込んだ眼内レンズの画像を示す。上面照射１４の構成は、平坦な表面からの光を眼内レンズに反射して、特定のものを効果的に強調するように構成されている。図３ａは図３における領域５０の拡大画像であり、図３ｂは図３における領域５１の拡大画像である。図３ａでは５５に示すように損傷が明らかであり、図３ｂでは５６に汚染が観察される。図１においてループ４０及び４２の頂面から反射する入射光は、汚染及びレンズ損傷などの欠陥を効果的に強調した最適な画像を生成する。

光学的区域４４は湾曲しているので、この区域では上面照射１４が使用されるとき、良好な反射は観察されない。更に、レンズのエッジは図３に示すようにはっきり見えておらず、ループの寸法及びレンズのサイズのどのような測定も、正確ではない可能性がある。レンズのエッジを強調するために、上面平板光ヘッド１０が利用される。図４は、上面平板ライト１０を使用して取り込んだ眼内レンズの画像を示す。上面平板照射１０の構成は、エッジを効果的に強調するように、ある角度でレンズを照射するように構成されている。図４ａは図４における領域６０の拡大画像であり、図４ｂは図４における領域６１の拡大画像である。図４ａ及び図４ｃでは、６３及び６４にそれぞれ観察されるように、レンズのエッジは良好なコントラストで明らかにはっきりと見えている。幅、長さ、及び光学的区域の中心からのループの距離などの寸法は、画像図４から分析可能な重要な測定値の一部である。当業者は、顧客の要求に基づいて、画像図４において他の寸法も測定可能であることを認識するであろう。図４ｃは、図４における領域６２の拡大画像である。レンズの周囲の領域６５が、レンズの曲率と直接的に関係する幅を有する明るい帯を有することが観察される場合がある。図４ｂにおけるレンズの周囲の領域６５の幅は、眼内レンズの光学的な曲率に応じて変動し得る。光学的区域の曲率はしたがって容易に測定され、眼内レンズの屈折力と相互に関連付けられて、検査システムが異なる曲率又は屈折力を有するレンズを隔離又は拒絶することを可能にする。

図５は、図１に示す暗視野照射光ヘッド３４を用いた眼内物の画像である。暗視野光ヘッドは、試料からの全ての反射光を吸収する特別な処理をした表面を特徴とし、図５に示すような高コントラストの画像をもたらす。暗視野照射は、光軸に対して４５度でレンズの表面に入射する、細い光のビームを生成するように構成されている。暗視野照射構成下で取り込まれた画像は、汚染、光学的区域の変形、及び過剰な成形のばりに関連する欠陥を強調する。図５では、７０及び７１は汚染欠陥を示し、７３は光学的な曲率の有り得る変形を示唆している。成形のばり又は損傷は、図５における７４でも観察できる。ここで留意すべき重要な点は、図１に示すような暗視野照射モジュール３４を使用した欠陥は、レンズの底面及び頂面から特徴が強調されており、検査がより効率的かつ堅実なものとなっていることである。

図５に示すようなフル・リングのＤＦ照射を用いて、全ての欠陥を良好なコントラストで見ることができるが、照明構成もまた見えている。これが生じたのは、光学的区域の両表面上での２回の反射のためである。ＬＨの輝点の領域において２つのビットが検査を行うことのできるように分けられたＤＦ ＬＨ。図５ａ、図５ｂ、及び図５ｃは、光学的区域全体の検査を行うために必要な場合に行うことのできるＤＦ照射を用いた３つの画像である。ただし、輝点によって覆われた領域を試験できる他の画像があるので、実際上はフル・リングの画像で十分に良好である。

図６は、図１に示す明視野照射光ヘッド３６を用いた眼内物の画像である。明視野照射モジュール３６は、光軸に対して非常に広い角度でレンズの表面に入射する、光を生成するように構成されている。明視野光ヘッドは、照射の開口角が広い光を形成する。明視野照射構成下で取り込まれた画像は、レンズのサイズ及びレンズの位置などの幾何的な測定を可能にする。加えて、図６において示された８０、８１、及び８２によって示された特定の大まかな汚染欠陥が、最適に強調されており、このことは欠陥の容易な検出を助ける。

図７は、図１に示す単一スポット照射光ヘッド３０を用いた眼内物の画像である。３０からの照射は、検査されることになるレンズのタイプに適するよう照射を調節するために様々に位置決めされるレンズ３２を使用して更に収束されて、細い光のビームが生成される。単一スポット光ヘッドは、試料表面に直角に（光軸に対して約０度で）到達する細い光のビームを形成することを意図している。ＳＳ画像に関して、要素の光学特性も光の屈折に含められる。結果として、異なる屈折力の要素に関してはＳＳ光源の位置が必然的に異なる。したがって、ＳＳ ＬＨは、ＳＳレンズ、ＳＳ Ｌｅｄ、ステップ・モータから成る。このステップ・モータを用いて、様々な屈折力を有する試料に関してＳＳ光ヘッドの適正な位置を選択できる。これは光学的区域の検査にとって最良の画像である。ただし、かかる照射法においては、対象物のその他の部分は見えない。

光学的区域の欠陥のほとんどは、ＳＳ照射法において良好なコントラストを有する。低ＳＳコントラストを有する欠陥に対するＤＦの必要性。ＢＦは位置及び寸法に関して有用である。エッジ欠陥に対する上部平板の必要性。上部レンズは全ての平坦な領域を検出できる。５つ全ての方法を組み合わせることにより、ほぼ１００％の欠陥を検出できる。

調節の機構は、照射光ヘッド３０及びレンズ３２をモータ３８に適切に組み込むことによって得られる。モータの移動はコンピュータによって制御され、位置は照射のセットアップ及び構成中に決定され、検査工程中にダウンロードされ得るレシピ・ファイルに格納される。単一ショット照射構成下で取り込まれた画像は、表面変形、引っ掻き傷、汚染、及び一般にオレンジ・ピールとして知られている欠陥などの欠陥の検出を可能にする。

図７ａは、図７における領域８０の拡大画像である。図７ｂは、図７における領域８０の処理済みの画像である。光学領域の表面変形は、図７ａの８３及び図７ｂの８６にはっきりと見ることができる。図７ｃは、図７における領域８１の拡大画像である。図７ｄは、図７における領域８１の処理済みの画像である。汚染は、光学領域において図７ｃの８４及び図７ｄの８７に明らかである。図７ｅは、図７における領域８２の拡大画像である。図７ｆは、図７における領域８２の処理済みの画像である。図７ｅの８５及び図７ｆの８８では、引っ掻き傷が強調されている。図７ｇは、図７における領域８９の拡大画像である。図７ｈは、図７における領域８９の処理済みの画像である。光学領域の表面上の同心の線は、一般にオレンジ・ピール欠陥と呼ばれ、図７ｇの９０及び図７ｈの９１において観察され得る。単一スポット・レンズ及びモータ式位置機構と統合された単一スポット照射光ヘッドにより、レンズに様々な表面欠陥がないかを検査するための向上したシステム及び方法が提供される。

本発明に対するその様々な実施形態における修正は、本開示を読めば当業者には明らかになるものであり、本明細書に添付される特許請求の範囲に包含される本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。上記に鑑みれば、本発明のいくつかの目的が達成され、他の利点が得られることが分かるであろう。上記の構造及び方法においては本発明の範囲から逸脱することなく多くの変更を行うことができるので、上記の記載に包含されている全ての事項は、例示的なものとして解釈すべきであり限定的な意味で解釈すべきでないことが意図されている。

Claims (8)

1. 眼内レンズを検査するための検査デバイスであって、
   高解像度カメラと、カスタマイズされたテレセントリック・レンズと、合焦機構と、を備える、該眼内レンズの画像を取り込むように構成されている画像取得モジュールと、
   平坦な表面を有するレンズ・ループの表面からの反射光の画像の取り込みを可能にする、該レンズの頂面に向けられた上部光源を備える、第１の明視野照射モジュールと、
   該レンズの光学表面及びループからの散乱光の画像の取り込みを可能にする、該レンズの該頂面に向けられた光源を備える、第２の明視野照射モジュールと、
   該レンズの底面にレンズ光軸に対して非常に広い角度で向けられた光源を備える、第３の明視野照射モジュールと、
   該レンズの該底面に向けられるように構成された光源であって、該眼内レンズの表面に該光軸に対して４５度で入射する細いビームを生成するように構成されている光源を備える、暗視野照射モジュールと、
   該レンズ表面に対して直角に入射する細いビームの光源と、電気制御式の動的位置決め装置に適切に組み込まれた単一スポット・レンズと、を備える、単一スポット照射モジュールと、
   バック・ライト照射モジュールから発する全ての照射光線の方向を設定するバック・ライト正面レンズと、を備え、
   該光源は、該画像取得モジュールによる画像の取り込みのために、該眼内レンズの光学的な曲率及びループ表面に関する特定の欠陥を強調するように構成されている、検査デバイス。
2. 前記レンズの前記表面に向けられた上部光源を備える上面照射モジュールを更に含み、
   該光源は、前記画像取得モジュールによる取り込みのために、前記レンズ表面上で明らかである損傷を強調するように構成されている、請求項１記載の検査デバイス。
3. 前記眼内レンズの湾曲した表面に、入射光がその後前記レンズに対して広い角度で反射されるようなかたちで向けられている、明視野光源を備える、明視野照射モジュール、を更に含み、
   該反射光の取り込まれた画像により前記レンズの幾何特性の測定が可能になる、請求項１又は２記載の検査デバイス。
4. 前記上面照射モジュールは、前記レンズのエッジを強調するように構成された平板光ヘッドを備え、該平板光ヘッドからの反射光から取り込まれた画像が、前記眼内レンズに関連付けられたループの幾何特性を提供するようになっている、請求項１記載の検査デバイス。
5. 合焦レンズの屈折力に基づいて様々な地点に位置決めされる、該合焦レンズと統合された前記単一スポット照射モジュールは、モータ上に装着されている、請求項１記載の検査デバイス。
6. 前記単一スポット照射モジュールの位置は、前記レンズの前記屈折力に基づいて事前に構成されたルック・アップ・テーブルを介して決定される、請求項５記載の検査デバイス。
7. 全ての照射モジュールは、画像取り込み中のどのような干渉も排除するように適切に位置決めされている、請求項１記載の検査デバイス。
8. 前記上面照射モジュールは、透明のトレイ及び半透明のトレイの中に位置付けられた前記レンズを照射するように適切に構成されている、請求項１記載の検査デバイス。